| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05217
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
原 光生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10631971)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 湿度応答 / ポリシロキサン / 接着 / 堅硬性 / 自己集合 / イオン架橋 / 光配向 / 吸湿性ブロック共重合体 / リオトロピック液晶 / 自己組織化 / 吸湿 / 潮解 / ブロック共重合体 / アゾベンゼン / ミクロ相分離構造 / 液晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、無機物質の潮解により生まれる水環境を水圏と見なす。これにより、常温常圧の無加湿環境においても基板上で安定に水圏を調製し、水圏ナノ周期構造やその向きの自在な光操作法を確立する。また、水圏ナノ周期構造における水分子の状態の理解や、その応用へと展開し、従来にない潮解の利用と水圏操作、さらには水圏ナノ周期構造の機能化を目指す。
本研究で提案する新しい水圏の創成とその操作技術を基にして、当該領域の様々な水圏機能材料とコラボレーションし、水圏機能材料の新展開を拓く。
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| 研究実績の概要 |
今年度は、前年度に開発した吸湿基および光応答基をもつビニルポリマーの光配向を実施した。当該ポリマーのスピンコート膜において、この薄膜はラメラ状ミクロ相分離構造を形成した。この薄膜に直線偏光を照射したところ、ミクロ相分離構造が直線偏光に対して垂直方向に配向した。このラメラ状ミクロ相分離構造は吸湿性ブロックと非吸湿性ブロックの繰り返し構造から形成されており、光配向させた吸湿性ミクロ相分離構造は加湿によって相分離周期が44nmから53nmに膨潤した。これは、吸湿性ブロックへの選択的な吸水を示唆する結果である。吸湿性ミクロ相分離構造をフォトマスクを介して光配向させることで、ナノ周期構造の光パターニング、すなわち水圏ナノ周期構造の自在な配列制御が期待できる。
前年度において研究を進める中で、吸湿性を付与した直鎖状ポリシロキサンの異常力学物性を明らかとした。2021年度もこの直鎖状ポリシロキサンについて引き続き力学物性を評価した。直鎖状ポリシロキサンは室温では柔軟な材料として有名であり、当該ポリシロキサンも吸湿時には卵黄程度の貯蔵弾性率であった。しかし、乾燥時には汎用ビニルレジンに匹敵する貯蔵弾性率を示し、吸湿量によって1億倍以上も弾性率が変化した。また、吸湿させた状態で当該ポリシロキサンをガラス板で挟み込み乾燥させると、約1.5MPaの引張せん断接着強さを示した。この値はΦ6mmの接着面積で約6kgの重りを吊るしてもガラス板が接着することを意味しており、柔軟材料の代名詞である直鎖状ポリシロキサンの固定観念を覆す特性を見いだすに至った。さらに、当該ポリシロキサンを加湿させると自己集合してナノメートル周期のラメラ構造が形成される、加湿誘起自己集合現象も見いだし、ジメチルシロキサンユニットとの共重合によりその秩序が増すことまでを明らかとした。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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